市政排水管网科学性优化设计论文

导语：市政排水管网科学性优化设计论文一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要:针对目前市政排水管网设计过程中存在的问题，文章通过分析研究市政排水管网优化设计的重要性以及问题发生原因，提出了进行科学性优化设计的应用要点。其目的是为相关建设人员提供一些理论依据。

关键词:市政排水管网系统；雨水利用；污水处理；工程量控制

随着城市现代化发展进程的不断加快，采用传统市政排水管网的设计方法已经很难满足人们对其具体应用的效果需求。而排水管网的设计建设又是市政工程建设的基础设施，其服务质量不高，在很大程度上阻碍了城市现代化快速发展的进程。基于此，相关设计人员应在明确当前市政排水管网在设计过程中存在的问题基础上，从实际情况出发，对管网系统进行科学性优化设计。其中设计存在的问题有:缺乏系统合理的规划设计、系统设计标准相对落后以及没有实现排水管网设计的细化。

1研究市政排水管网优化设计的重要性

市政排水管网系统是城市进行现代化建设的产物。然而，随着城市经济的发展水平的不断提高，生产建设的形式也处在不断调整的状态。具体来说，城市道路的不断扩展、旧城区的改建以及新开发区的建设等，都需要在原有排水管网的基础上进行新建，这就使得市政排水管网的普及率呈现出逐年增长的发展状态。然而，在实际建设的过程中，由于其施工作业复杂性以及影响施工质量的因素较多，使其很难满足城市居民对其的应用需求。目前，市政排水管网的应用缺陷主要体现在:排水管网的设计不合理，使得雨水与污水进行合流，从而导致污水得不到有效处理;设计与实施内容不一致，严重影响了污水处理技术的应用效果;城市污水直接排入河道，造成了严重的水体污染;市政排水管网的建设没有实现与污水处理厂的有效配合，致使二次污染的现象发生。上述这些问题，都使得现有的市政排水管网设计达不到实际的使用要求。基于此，相关建设人员应在明确排水管网设计过程中存在的问题基础上，通过具有适用性的优化设计手段，来提高市政工程建设的作用效果［1］。

2市政排水管网设计过程中存在的问题

2．1缺乏系统合理的规划设计

市政排水管网系统的规划设计缺乏合理性，是相关建设人员没有将其重视起来的原因。具体来说，系统设计人员进行雨水流量计算时，仅依靠简单的综合径流系数和初始汇流时间即全权代表了复杂的下垫面情况，而不考虑由于地形地貌、各地块开发后用地形式的区别、地面建筑的不同等影响因素，使得排水管网系统的规划设计不合理。另外，由于设计人员往往根据现有的地块规划进行设计，例如地块规划到2020年，排水管网设计就到2020年，而非根据排水管道的使用寿命来确定系统设计年限。由于缺乏一个中长期的目标，我们的排水系统很难应对快速城市化带来的污水量的快速增加、以及可能的降雨强度的增加、未来海平面上升带来的影响等情况。更不用说有一些城市的片区甚至没有进行整体的排水管网规划，这就使得市政管网系统的走向、管径、高程等无法进行有效的衔接统一。

2．2系统设计标准相对落后

现阶段，我国大多数城市对市政雨水管网的设计标准仍停留在一年一遇至三年一遇，而随着城市的现代化建设，这一简单的设计标准很难满足人们对雨水排放、污水处理以及雨水利用的需求。例如，市政道路两侧地块因迅速硬化而被利用，这就对原有排水管网的雨水排放方式造成了影响。即地表的径流系数不断提高，城市降雨很难快速渗透到地下，这就导致本应是地表水的雨水积存于路面，进而造成市政道路出现水浸街等内涝问题。尤其是在目前，全世界面临的气候条件变差所带来的强暴雨天气，严重影响了城市居民出行的安全性。此外，市政排水管网系统在进行雨水排水设计过程中，没有充分考虑城市的水循环系统建设。具体来说，没有给雨水设计出蓄存的空间、排泄的通道，这就在很大程度上增加了市政排水管网的负荷［2］。

2．3没有实现排水管网设计的细化

由于市政排水管网容易受诸多因素的影响，相关建设人员只能通过尽可能的细化，来提高系统应用的针对性。然而，在实际设计过程中，设计人员没有将细节问题重视起来。例如，设计资料不齐，会影响设计的参数指标计算结果;管道坡度的控制合理性不够，会影响管网系统的排水功能;管线过街的预留设计效果不好，会使其与其他管线发生不必要的冲突。由此可见，市政排水管网系统没有进行合理的细化设计，将在各个应用方面影响其功能作用的发挥。针对这一问题，随着计算机网路技术水平的不断发展，可将其应用于市政排水管网系统来进行细化设计。然而，由于重视力度不够，一些先进的计算机科学领域技术内容，并没有用于解决排水管网的设计水平低下问题［3］。

3市政排水管网的科学性优化设计要点

3．1排水管网的平面设计要点

要想实现市政排水管网的科学性优化，相关设计人员应将工程量最小、节能减排以及水流畅通作为实际布置的原则。首先，在进行定线设计过程中，要将系统的干管支管按照直线布局的基本原则来保证设计的合理性。而且，在设计时，还要把排水管网所在区域的地势条件充分地利用起来，这就可以减少管道埋深及工程造价，避免不必要的高程提升。其次，市政排水管网的设计，应划分合理的管道埋深范围，在必要的时候通过管道中途提升泵站来避免大量的深埋管道，节约综合造价。最后，对于管网设计方案的选择，可在假定管径相同的情况下，以挖方建设所产生的费用作为依据。这样一来，就能对一初始设计方案进行具有针对性的调整，即引入排水线的观念、动态规划法求解等。然而，这一设计选择方式，很容易将最优的市政排水管网设计方案排除在外。基于此，相关建设人员可把排水管网中所有布置点形成设计决策图，在此基础上选择出来的系统设计方案将更具使用性。

3．2环刚度的优化设计要点

在对市政排水管网系统进行埋地设计的过程中，环刚度是抗外压负载的综合参数，其决定了系统能否长期处在安全运行的状态下。因而，环刚度的设计是保证管网系统稳定性的关键，相关建设人员应将其重视起来。其优化的设计要点在于环刚度的选择，具体来说，如果管道材料的环刚度太大，就会在很大程度上造成材料以及成本的浪费。反之，如果太小，排水管道的材料就容易因变形过大或是压屈失稳等问题，给系统运行造成不同程度的破坏。此外，市政排水管网系统受外压负载的影响较为复杂，其主要作用的是地面产生的静负载以及土壤的实际重量。具体来说，外压负载下管道材料和管线所在土壤是呈共同的作用状态，即共同承受系统外部的压力负载。由此可见，环刚度的优化设计要根据敷设后，排水管道周围的土壤情况来进行针对性设计。

3．3设计算法的应用要点

以污水厂的设计算法为例，相关设计人员采用了最小费用的生成树科学技术，将Dijkstra算法引入到市政排水管网的优化设计过程中。这样一来，生成树技术的权值就能随着管段的埋深、流量以及长度进行不断变化。在此情况下，设计人员就能实时获得水流在排水管网中的流动方向。而采用以往平面布局的优化设计方法，即有向图方法，则没有一定的应用稳定性。由此可见，无向图的变权值Dijkstra设计算法，真正实现了科学性的优化设计。相关研究表明，市政排水管网的优化设计，应用该算法将具有处理信息量、计算速度快的特点。

4结束语

综上所述，市政排水管网的优化设计是一项复杂而有序的技术内容。由于我国大部分城市的排水管网设计仍处在受诸多因素影响的状态，对其进行科学性的优化设计，已经成为业内研究人员必须要解决的问题。事实证明，在实际优化设计的过程中，要将实现市政道路环境的协调效益、城市建设的经济效益以及服务于民的社会效益作为设计目标，只有这样才能使市政排水管网的设计发挥出施工建设的作用效果。因而，相关建设人员应将排水管网的平面设计、环刚度的优化设计以及算法科学性的优化设计，作为实际应用的要点。这是保证我国城市现代化发展进程始终保持快速稳定状态的关键，业内人士应将其重视起来。

作者:吴莹莹 单位:上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司

参考文献:

［1］吴珂，朱磊．市政排水管网设计要点分析［J］．科技信息，2013(02):390．

［2］郑凤宜，张磊．市政排水管道改造设计思路研究［J］．科技资讯，2013(10):74－75．

［3］高磊．分析市政给排水管线优化设计［J］．黑龙江科技信息，2015(08):165．